1.5 Обоснование проектных решений по видам обеспечения
Структуру информационной системы составляет совокупность отдельных ее частей, называемых подсистем.
Подсистема — это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
Общую структуру информационной системы можно рассматривать как совокупность подсистем независимо от сферы применения. В этом случае говорят о структурном признаке классификации, а подсистемы называют обеспечивающими. Таким образом, структура любой информационной системы может быть представлена совокупностью обеспечивающих подсистем. Среди обеспечивающих подсистем обычно выделяют информационное, техническое, программное обеспечение [4, С.23].
1.5.1 По техническому обеспечению
Техническое обеспечение — комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы [4, С. 15].
К настоящему времени сложились две основные формы организации технического обеспечения (формы использования технических средств): централизованная и частично или полностью децентрализованная.
Централизованное техническое обеспечение базируется на использовании в информационной системе больших ЭВМ и вычислительных центров.
Децентрализация технических средств предполагает реализацию функциональных подсистем на персональных компьютерах непосредственно на рабочих местах. Перспективным подходом следует считать, по-видимому, частично децентрализованный подход — организацию технического обеспечения на базе распределенных сетей, состоящих из персональных компьютеров и большой ЭВМ для хранения баз данных, общих для любых функциональных подсистем.
В отделе кадров Управления компьютеры объединены в локальную сеть с выделенным сервером. Локальная сеть обеспечивает: коллективную обработку данных пользователями подключенных в сеть компьютеров и обмен данными между этими пользователями; совместное использование программ, совместное использование принтеров, модемов и других устройств.
Для решения поставленной задачи, прежде всего, необходимо наличие у работника отдела компьютера, принтера. К компьютеру, находящемуся в пользовании специалиста, предъявляются следующие требования:
Рекомендуется процессор: Pentium 3 не менее 500 МГц или аналогичный.
Память: 64 Мб RAM – допустимый минимум (рекомендуется не менее 128 Мб).
Жесткий диск: 150 Мб свободного пространства.
Накопители: Устройство для чтения компакт-дисков или дисков DVD.
Видеоплата и монитор: Super VGA с разрешением не менее 800x600 точек цветов.
Операционная система: Windows 2000.
Внешние устройства: Клавиатура и мышь Microsoft Mouse или совместимое устройство ввода.
Принтер: Для вывода на бумажные носители различных отчетов и т.д.
Критериями выбора технических средств являются:
надежность функционирования системы;
функциональная полнота системы;
быстродействие;
минимизация затрат на стоимость: аппаратных средств, прикладных систем, сопровождения системы, развития системы.
1.5.2 По телекоммуникационному обеспечению
Анализ методов решения данной задачи.
Для решения данной проблемы необходимо создать единую телекоммуникационную среду для отдела государственной службы и кадров Управления Федеральной регистрационной службы по Ярославской области.
Она должна выполнять следующие функции:
1. Создание единого информационного пространства, которое способно охватить и применять для всех пользователей информацию, созданную в разное время и под разными типами хранения и обработки данных, распараллеливание и контроль выполнения работ и обработки данных по ним.
2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения путем создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а так же создание архивов данных, которые можно использовать, но на текущий момент необходимости в них нет.
3. Обеспечения эффективной системы накопления, хранения и поиска информации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (информация архива).
4. Обработка документов и построение на базе этого действующей системы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оптимального решения и выработки глобальных отчетов.
Упрощая задачу можно сказать, что данная телекоммуникационная среда будет локальной вычислительной сетью (ЛВС).
Что такое ЛВС?
Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных.
Локальная сеть обычно предназначается для сбора, передачи, рассредоточенной распределенной обработки информации в пределах одной лаборатории, отдела, а или фирмы, часто специализируется на выполнении определенных функций в соответствии с профилем деятельности фирмы и отдельных ее подразделений. Во многих случаях ЛВС, обслуживающая свою локальную информационную систему, связана с другими вычислительными сетями, внутренними или внешними вплоть до региональных или глобальных сетей. Основное назначение любой вычислительной сети — предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям [8, С.418].
Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями.
В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.
Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети:
1. Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.
2. Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.
3. Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.
4. При разделение ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.
5. Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план.
Выбор типа сети.
В данном случае в отделе имеется 5 рабочих станции, которые и требуется объединить в локальную сеть. Причем они объединены в следующие группы:
начальник отдела кадров – 1 рабочая станция;
отдел прямого подчинения 1 – 2 рабочих станции;
отдел прямого подчинения 2 – 2 рабочих станции;
Следуя из схемы выбора типа сети, можно решить, что в данном случае требуется установка сервера, так как мы имеем вертикальную структуру, то есть разграниченный доступ к информации.
Одним из главных этапов планирования является создание предварительной схемы. При этом в зависимости от типа сети возникает вопрос об ограничении длины кабельного сегмента. Это может быть несущественно для небольшого офиса, однако если сеть охватывает несколько этажей здания, проблема предстает в совершенно ином свете. В таком случае необходима установка дополнительных репитеров (repeater).
В нашей ситуации вся сеть будет располагаться на одном этаже, и расстояние между сегментами сети не столь велико, чтобы требовалось использование репитеров.
Выбор топологии сети.
Существует несколько вариантов топологий для построения сетей. Ниже приведено описание некоторых из них.
Расположение кабелей, соединяющих компоненты сети воедино, называется топологией. Топология сети определяет не только физическое расположение кабелей, но и физическое подключение клиентов к сети. В настоящее время используются сети, строящиеся на основе топологии трех типов (а также различных производных от этих типов).
К таким типам топологий относятся: топология типа “шина” (линейная), “кольцо” (кольцевая), “звезда” (каждый компьютер подключается при помощи отдельного ответвления к одному, общему, центральному устройству, называемому “концентратором”) [8, С.438].
Топология «Шина».
При построении сети по линейной (шинной) схеме, каждый компьютер подсоединяется к одному общему кабелю. На концах кабеля устанавливаются терминаторы (оконечные сопротивления). Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от оконечных терминаторов (рис.1.).
Рис.1. Топология «шина»
Сети шинной топологии пассивны, т.е. компьютеры, подключенные к такой сети, только принимают информацию и не отвечают за ее передачу. Если одна из подключенных машин не работает, это не сказывается на работе сети в целом. Однако если соединение любой из подключенных машин нарушается, из-за нарушения контакта в разъеме или обрыва кабеля, неисправности терминатора, весь сегмент сети (участок кабеля между двумя терминаторами) теряет целостность, что приводит к нарушению функционирования всей сети. Это является основным недостатком сети с шинной топологией – при возникновении повреждения одного участка кабеля перестает работать вся сеть.
Все достоинства и недостатки вышеописанной сети приведены в (таб.1.).
Таблица 1
Достоинства и недостатки Шинной топологии
Достоинства |
Недостатки |
Отказ любой из рабочих станций не влияет на работу всей сети.
Простота и гибкость соединений.
Недорогой кабель и разъемы.
Необходимо небольшое количество кабеля. Прокладка кабеля не вызывает особых сложностей. |
Разрыв кабеля, или другие неполадки в соединении может исключить нормальную работу всей сети. Ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций. Трудно обнаружить дефекты соединений. Невысокая производительность. При большом объеме передаваемых данных главный кабель может не справляться с потоком информации, что приводит к задержкам. |
Топология "кольцо".
Этот вид топологии представляет из себя последовательное соединение компьютеров, при котором последний соединен с первым. Сигнал проходит по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше. Поскольку сигнал проходит через каждый компьютер, сбой одного из них часто приводит к нарушению работы всей сети. Данная топология является активной. В настоящее время используется относительно редко. Схема данной типологии представлена на рис.2.
Рис.2. Топология «кольцо»
Топология "звезда".
Топология "звезда" - схема соединения, при которой каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля.
Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой подсоединяется к центральному устройству, называемому "концентратором". Схема соединения по топологии "звезда" приведена на рис.3.
Рис.3. Топология «звезда»
Концентратор распределяет сигналы между всеми рабочими станциями, подключенными к сети, направляя его по кабелям в разных направлениях. Могут применяться либо активные, либо пассивные концентраторы. Пассивные концентраторы только пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его. Активные концентраторы поддерживают большее число подключаемых рабочих станций, а также усиливают сигнал, и при необходимости восстанавливают его. Могут использоваться также более длинные соединительные кабели. Если между концентратором и рабочей станцией происходит нарушение соединения, то теряет связь только данная станция. Все остальные работающие в сети компьютеры продолжают нормально работать. Однако, при отказе концентратора, работа сети становится полностью парализованной [8, С.403].
Таким образом, из данной топологии можно сделать практически любую смешанную топологию.
Все достоинства и недостатки сетей с топологией типа "звезда" приведены в (таб.2.).
Достоинства |
Недостатки |
Подключение новых рабочих станций не вызывает особых затруднений. Возможность мониторинга сети и централизованного управления сетью При использовании централизованного управления сетью локализация дефектов соединений максимально упрощается. Хорошая расширяемость и модернизация. |
Отказ концентратора приводит к отключению от сети всех рабочих станций, подключенных к ней. Достаточно высокая стоимость реализации, т.к. требуется большое количество кабеля. |
Таблица 2
Достоинства и недостатки сети с топологией «звезда»
На основе всей вышеприведенной информации о топологиях построения сетей, достоинствах и недостатках каждой из них, и в соответствии с характеристиками создаваемой сети выбираем топологию "звезда".
В создаваемой сети предполагается использование 5 компьютеров и 1 файл сервер.
Кабельные системы локальных сетей.
Традиционной и наиболее широко распространенной физической средой передачи информации в локальных сетях являются кабели. Альтернативой кабелю в локальных сетях является связь с помощью инфракрасного излучения и радиосвязь, но эти виды связи по ряду причин пока что используются весьма ограниченно. Все многообразие кабелей, применяемых для передачи информации, в первую очередь разделяется на электрические, чаще всего медные (Copper cable), и оптоволоконные (Fiber-optic cable), кратко именуемые Fiber.
Звездообразная физическая топология современных сетевых технологий (включая FDDI и ATM) предполагает возможность максимального удаления узла от центрального устройства (длину луча) до 100 м при использовании медного кабеля. Применение оптической связи позволяет разносить узлы (и центральные устройства) на расстояния, измеряемые километрами.
По критерию пропускной способности для проводки на медном кабеле в стандартах фигурируют понятия категорий (Category) и классов (Class) – хуже всего категория 1 и класс A. В стандарте 568-A и для проводки в целом, и для компонент (кабелей и соединителей) имеется 5 категорий, из которых нам интересны категория 3, эффективно пропускающая сигнал в полосе частот до 10 МГц, и категория 5 – до 100 МГц. В стандартах 11801 и 50173 для проводки в целом определены классы, полосе частот 10 МГц соответствует класс C, а 100 МГц – класс D. Недавно появились компоненты для медного кабеля категории 6 (200 МГц) и 7 (600 МГц), для которых предполагается определение классов E и F соответственно. Здесь отметим, что значение скорости передачи данных, измеряемого в Мбит/с, не совпадает с требуемой полосой частот, измеряемой в МГц. Например, технология ATM со скоростью 155 Мбит/с успешно работает на кабеле категории 5 (100 МГц), а 100VG AnyLan при скорости 100 Мбит/с — на кабеле категории 3 (10 МГц) [9, С.84].
Для нашей сети выбираем витую пару категории 5 и класса D.
Выбор коммуникационного оборудования.
Для повышения пропускной способности сети можно применить несколько способов: сегментация сети с помощью мостов и маршрутизаторов, сегментация сети с помощью коммутаторов и повышение пропускной способности самого протокола.
Сегментация сети с помощью мостов или маршрутизаторов может повысить пропускную способность сегментов сети за счет их разгрузки от трафика других сегментов только в том случае, когда межсегментный трафик составляет незначительную долю от внутрисегментного, поскольку и мосты, и маршрутизаторы не обладают высокой внутренней пропускной способностью.
В начале 90-х годов произошло два значительных события, которые дали возможность повысить пропускную способность сегментов локальных сетей, и в первую очередь сегментов технологии Ethernet.
Первое событие состояло в появлении мостов нового поколения - коммутаторов, которые в отличие от традиционного моста имели большое количество портов и обеспечивали передачу кадров между портами одновременно. Это позволило теперь эффективно применять коммутаторы и для тех сетей, в которых межсегментный трафик не очень отличался от внутрисегментного. Будущее технологии Ethernet после появления коммутаторов стало более устойчивым, так как появилась возможность соединить низкую стоимость технологии Ethernet с высокой производительностью сетей, построенных на основе коммутаторов.
Второе событие заключалось в появлении экспериментальных сетей, в которых использовался протокол Ethernet с более высокой битовой скоростью передачи данных, а именно 100 Мб/с. До этого только технология Fiber Distributed Data Interface (FDDI) обеспечивала такую битовую скорость, но она была специально разработана для построения магистралей сетей и была слишком дорогой для подключения к сети отдельных рабочих станций или серверов [9, С.331].
В нашем случае целесообразно использовать коммутатор на технологии Ethernet, 8-ми портовый, со скоростью передачи данных 100 Мбит/с.
Также в каждый компьютер необходимо установить сетевой адаптер со скоростью передачи данных 100 Мбит/с.
Размещение сервера.
В отличие от установки одноранговой сети, при построении ЛВС с сервером возникает еще один вопрос - где лучше всего установить сервер.
На выбор места влияет несколько факторов:
из-за высокого уровня шума сервер желательно установить отдельно от остальных рабочих станций;
необходимо обеспечить постоянный доступ к серверу для технического обслуживания;
по соображениям защиты информации требуется ограничить доступ к серверу;
Таким образом, лучше выбрать для сервера спокойное отдельное помещение.
Было выбрано единственное, возможное место установки сервера, не требующее перестройки внутренних помещений. Сервер было решено установить в помещении бывшей кладовки, которая находится на том же этаже, где и отдел кадров. Получилось так, что только это помещение удовлетворяет требованиям, то есть уровень шума в данном помещении минимален, помещение изолированно от других, следовательно, доступ к серверу будет ограничен. В то же время будет более удобно проводить обслуживание сервера в отдельном помещении.
Сетевые ресурсы.
Следующим важным аспектом планирования сети является совместное использование сетевых ресурсов (принтеров, факсов, модемов).
Перечисленные ресурсы могут использоваться как в одноранговых сетях, так и в сетях с выделенным сервером. Однако в случае одноранговой сети сразу выявляются её недостатки. Чтобы работать с перечисленными компонентами, их нужно установить на рабочую станцию или подключить к ней периферийные устройства. При отключении этой станции все компоненты и соответствующие службы становятся недоступными для коллективного пользования.
В сетях с сервером такой компьютер существует по определению. Сетевой сервер никогда не выключается, если не считать коротких остановок для технического обслуживания. Таким образом, обеспечивается круглосуточный доступ рабочих станций к сетевой периферии.
Теперь подключение принтеров к ЛВС.
Для этого существует несколько способов.
Подключение к рабочей станции: принтер подключается к той рабочей станции, которая находиться к нему ближе всего, в результате чего данная рабочая станция становится сервером печати. Недостаток такого подключения в том, что при выполнении заданий на печать производительность рабочей станции на некоторое время снижается, что отрицательно скажется на работе прикладных программ при интенсивном использовании принтера. Кроме того, если машина будет выключена, сервер печати станет недоступным для других узлов.
Прямое подключение к серверу: принтер подключается к параллельному порту сервера с помощью специального кабеля. В этом случае он постоянно доступен для всех рабочих станций. Недостаток подобного решения обусловлен ограничением в длине принтерного кабеля, обеспечивающего корректную передачу данных. Хотя кабель можно протянуть на 10 и более метров, его следует прокладывать в коробах или в перекрытиях, что повысит расходы на организацию сети.
3. Подключение к сети через специальный сетевой интерфейс: принтер оборудуется сетевым интерфейсом и подключается к сети как рабочая станция. Интерфейсная карта работает как сетевой адаптер, а принтер регистрируется на сервере как узел ЛВС. Программное обеспечение сервера осуществляет передачу заданий на печать по сети непосредственно на подключенный сетевой принтер.
В сетях с шинной топологией сетевой принтер, как и рабочие станции соединяется с сетевым кабелем при помощи Т-коннектора, а при использовании «звезды» - через концентратор [8, 422].
Интерфейсную карту можно установить в большинство принтеров, но её стоимость довольно высока.
Подключение к выделенному серверу печати: альтернативой третьему варианту является использование специализированных серверов печати. Такой сервер представляет собой сетевой интерфейс, скомпонованный в отдельном корпусе, с одним или несколькими разъемами (портами) для подключения принтеров. Однако в данном случае использование сервера печати является непрактичным.
В отделе имеется два принтера, один из которых имеет сетевой интерфейс, что обуславливает его непосредственное подключение к сети через концентратор. Другой принтер подключим непосредственно к серверу.
Серверные операционные системы.
Сервер или клиент - это функции, которые выполняет компьютер. Любой компьютер в сети может выполнять функции сервера или клиента, а может выполнять обе эти функции одновременно. Все зависит от программного обеспечения.
Функции сервера - выполнять (обслуживать) операции по запросам клиентов. Это может быть: хранение и передача файлов, выполнение приложений с выдачей результатов, обслуживание принтеров и т.д. Если компьютер выполняет только функции сервера, то его, обычно, называют выделенный сервер. Нередко у такого компьютера выключены или вовсе отсутствуют монитор или клавиатура, а все управление им производится с других компьютеров через сеть.
Если компьютер не выполняет никаких серверных функций в сети, то такой компьютер называют рабочей станцией (workstation) , за ним работают пользователи.
Если же компьютеры в сети одновременно выполняют и серверные, и клиентские функции, то такая сеть называется одноранговая.
Различные операционные системы (OS) по - разному приспособлены для функций сервера и клиента. Существует ряд операционных систем специально предназначенных для выполнения серверных задач [8, С.497].
Novell NetWare
Wndows 2000 Server
OS/2 Warp Server
Различные Unix серверы.
Поскольку в нашем отделе кадров на всех пяти компьютерах установлена операционная система Windows 2000, а база данных будет создана в СУБД Access, то соответственно выбираем в качестве серверной операционной системы Wndows 2000 Server.